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LED产业专利技术现状与应对

供稿人:柳贺  供稿时间:2010-6-4   关键字:发光二极管  LED  专利  联盟  
随着半导体发光二极管(LED)产业的迅猛发展,国际市场竞争不断加剧。知识产权成为打击竞争对手,占领市场优势的主要手段之一。2008年,美国337调查首次对中国9家LED企业立案调查,震动整个行业;2009年,日本LED巨头日亚化学(Nichia)宣布已经在美国发起针对中国大陆、香港地区以及加拿大厂商的专利侵权诉讼;2010年,美国337调查再次对涉及日本、中国、韩国及中国台湾等9个国家和地区的34家企业立案调查,其中中国大陆有4家企业被诉。我国LED产业面临着知识产权问题的严峻挑战。

一、LED技术发展趋势与应用前景

LED是由超高纯度化合物半导体材料,如GaN(氮化镓)制成的。其核心技术是在MOCVD(有机化学气相沉积炉,又称外延炉)中生长出一层厚度仅有几微米的化合物半导体外延片。作为光源,LED优势体现在三个方面:节能、环保和长寿命。
 
目前,高亮度化、全色化一直是国际上LED技术研究的前沿课题。其产业正向更多种类、更高亮度、更大应用范围和更低成本方向发展,产业竞争焦点集中在白光LED、蓝/紫光LED和大功率高亮度LED芯片。
 
高亮度LED已在手机、显示屏、汽车、交通信号、景观装饰、特种工作照明等多个领域取得了成熟应用。据统计,从1999年起,LED亮度以每年20%速度提高,且呈逐年递增趋势;LED的价格却以每年20%的速度下降。随着光通亮和发光效率提高,LED正快速拓展其应用范围,市场不断扩大。大尺寸液晶电视背光源、汽车、商业和工业照明已逐步成为LED主要应用领域;在半导体照明应用方面,正逐渐从特殊照明向普通照明延伸。据Strategies Unlimited公司光电子事业部负责人Bob Steele预测,在2010年,LED市场份额将达到82亿美元;到2014年,LED市场的复合年均增长率(CAGR)将增至30.6%,达到202亿美元。

二、LED产业链及主要生产商

LED产业链包括上、中、下游三个环节:位于上游的发光材料、芯片约占行业70%的利润,位于中游的封装低于10%~20%,而位于下游的应用约占10%~20%。
 
全球有近200家公司和300多所大学以及研究机构从事氮化镓基LED的材料生长、器件制作工艺和相关装备制造的研究和开发工作,居于领先水平的公司主要有日本的Nichia、Toyota Gosei、索尼、三洋、美国的Cree,欧洲的Osram、飞利浦。中国台湾的芯片厂家主要有国联、晶元、光磊、广镓、灿元、连威等。由于核心技术为欧美等发达国家所掌握,国内厂商尚处在研究阶段,尚未形成规模生产,其中中电科技集团公司第四十五研究所、第四十八研究所、第二研究所3个研究所在该领域已取得一些成就。
 
下游封装行业,全球有近50家公司,居于领先地位的有:瑞士的ESEC,美国的K&S,日本的Shinkawa、Renesas,德国的西门子(F&K),香港的ASM。国内从事封装设备制造的有约30家,从技术实力来及规模来说以大族光电、翠涛自动化、大赢数控实力最强,大族2006年才进入该行业,产品仅限于固晶机、分光机,需财力较强但技术能力一般;翠涛自动化,仅固晶机、焊线机两条产品线,其中在焊线机产品线在市场上有较好的口碑;大赢数控产品线较全面,几乎涵盖了LED封装所需设备的全线产品线,主要有固晶机、焊线机、喷胶机、分光机、灌胶机、一切机,其中在分光机、灌胶机有较强的实力。

三、LED产业专利技术现状

1、LED产业现状
目前全球LED市场由行业前5大厂商掌控,即日本的日亚化学(Nichia)和丰田合成(Toyoda Gosei)、美国的科锐(CREE)以及欧洲的飞利浦(Philips Lumileds)和欧司朗(Osram)。
目前日本是全球最大的LED生产地,约占一半的市场份额。日亚公司为全球最大的LED生产商,专长生产荧光粉和各种颜色的LED,年销售收入超过10亿美元,是全球INGAN LED的领导者,以生产高亮度白光LED和大功率LED著称。丰田合成从1986年开始LED的研究和开发,1991年成功开发出世界第一个氮化镓的蓝光LED,扫除了实现白光LED的最后障碍。目前主要生产应用于移动手机的LED产品,高亮度LED年销售收入超过2.74亿美元。
 
美国Cree虽然是新兴照明企业,但以其技术先进性成为LED照明产业的先锋代表。2008年3月,Cree完成对元老级厂商LED Lighting Fixture Inc公司的收购,使其在产品丰富性及技术先进性上得到进一步加强。2008财年CREE的销售收入达到5亿美元。
 
欧洲企业一方面具备较强的科研能力,同时善于开发针对LED应用、生产附加价值相对较高的产品。Philips Lumileds Lighting是世界领先的高功率LED的制造商,同时也是为日常用途,包括汽车照明、照相机闪光灯、LCD显示器和电视、便携照明、投影和普通照明等领域,开发固态照明解决方案的开创者。Osram在白光LED用荧光材料方面具有领先优势,广泛切入汽车电子、背光、照明等多个领域。
 
2、LED专利联盟
为了维持竞争优势、保持自身市场份额,五大厂商申请了多项专利,几乎覆盖了原材料、设备、封装、应用在内的整个产业链。据统计,LED 50%以上的核心专利,特别是白光、大功率 LED灯的热平衡问题、持久高效的萤光粉等关键专利,都掌握在五大厂商手中。
 
2002年前,日亚化学凭借1991年至2001年间取得的74件基本专利,涵盖了LED结构、外延、芯片、封装的制造全过程技术及荧光粉等相关原材料,在LED领域占有绝对垄断地位。这个时期,日亚化学主要依靠构建专利壁垒及专利诉讼阻止其它厂商进入市场与其竞争,以获取高额的独占市场利益。但是,随着欧司朗、丰田合成、科锐、飞利浦等公司在LED领域拥有的专利数不断增加,2001年起专利诉讼的方式已经开始损及自身。日亚化学不得不更改专利授权的态度,分别与上述公司达成了专利和解和授权协议,形成所谓专利联盟。
图1  白光LED领域主要知识产权关系(2005年9月以来)
 
与此同时,随着拥有核心专利的公司进一步增多,五大厂商一方面挥舞专利大棒,另一方面又更加积极地通过专利授权扩大自身在LED市场的影响力,并通过台湾及韩国企业的授权代工来扩大产品的市场份额。LED厂商间通过专利授权和交叉授权来进行研发和生产,不仅阻碍了新进入者的产生,某种程度上也增加了企业的生产成本。
图2  LED技术授权与竞争合作关系(2008~2009
 
3、我国LED产业现状
我国大陆地区LED产业起步较晚,从封装做起,逐步进入上游外延片生产,特别是在2000年开始加大了对高亮度四元芯片和GaN芯片的投资。但中国LED企业的技术优势集中在封装和应用。台湾地区LED产业也是典型的下游切入模式,其LED技术含量与日本、欧美的主要企业相比还存在一定距离。
据广东省知识产权局和广东省信息产业厅联合发布的《LED产业专利态势分析报告》显示:在LED应用的相关专利国家中,日本独占鳌头揽下全球专利的27.9%,而中国仅占9.34%。相关调查显示,封装是我国的主要研发和申请领域,专利申请数占总体的39%,其他依次为应用技术、外延技术、芯片技术、白光技术及衬底技术,相关专利主要涉及LED的制备方法和设备。

四、我国LED企业知识产权风险防范及控制策略

对国内企业而言,无论是出口外销型还是内销型的企业,从技术开发到国际国内市场的开拓中,都需要采取合理措施,进行知识产权风险控制。
 
1、加强技术开发或者引进中的知识产权风险防范
企业技术研发环节容易引发的知识产权风险主要是:新产品上市前未及时申请专利;新产品落入他人专利保护范围;研发过程中项目人员泄密;技术被竞争对手公开或被抢先申请专利等等。有效控制这些风险,应在研发过程中做好知识产权功课,包括:进行研发前的专利专项检索分析,即可避免重复研发也可借鉴先进技术。大多数的中小企业可能没有建立自有的专利数据库,但可以依靠丰富的网络资源或者委托外部专业机构进行适度的专利检索,做技术情报的调查收集工作,在此基础上也可预估侵权风险;做好保密控制,防止研发过程泄密,及时对部分研发成果申请专利,做好专利部署,对部分不适合公开的技术可以做技术秘密处理。
 
2、开拓国际市场,必须做到“兵马未动,知识产权先行”
一方面,产品出口前要做好目标市场国的知识产权调查分析,避免侵犯他人知识产权。根据调查分析,LED产业核心专利主要集中在日本、美国等国的大公司手里,其中一半以上的核心专利在中国获得了授权。因此,我国企业无论在内销还是外销上,都存在很大的知识产权风险。美国、日本等国家知识产权保护水平很高、措施严厉,一旦触及,都会给企业带来巨大伤害,多数企业首先就被高昂的知识产权应诉费用击退。进行专利文献检索分析,规避这些专利风险,是我国LED产业进军国际市场应该立即补习的功课。
 
另一方面,对创新成果及时采取知识产权保护,加强国际专利的申请。中国LED出口型企业,作为处在“风口浪尖”的具体的知识产权战略的实践者,应熟悉并利用国际知识产权游戏规则。通过PCT途径申请国外专利,逐步进行专利积累,这可以说是参与国际知识产权竞争的关键一步,国际申请花费相对较高,但对于长远的市场利益考量是必须的。没有知识产权保护的产品进入国际市场犹如“赤膊上阵”,结果可想而知。
 
3、成立区域的行业知识产权联盟,通过整体力量来提高企业知识产权应对水平
近年来,国际大型公司把技术标准与知识产权保护相结合形成新的技术垄断形式——专利联盟,专利联盟是指组成联盟的各成员为了合作许可专利而将各自的专利转移到一个共同组成的联盟实体,构成对整个行业的技术控制。国家半导体照明工程产业联盟早在2007年已将专利战略联盟和专利池建设纳入计划,但是迟迟未正式建池运转。我国LED产业目前主要分布在上海、南昌、厦门、大连、扬州、深圳和石家庄,区域集中明显,成立区域的产业知识产权联盟更加现实可行。
 
由于中国LED企业在海外遭遇专利诉讼的企业日益增多,日前,中国首个即将成立的LED专利技术产业联盟——深圳市LED专利联盟筹备会议召开,超过70家深圳LED企业汇聚一堂,领域涉及LED芯片、照明、背光源、显示屏等。LED专利联盟的成员将搭建一个统一的企业知识产权管理系统,避免企业单独开发、重复建设,降低维权成本,增强应对国际诉讼的能力。联盟成员企业之间可以进行专利的交叉授权,以形成一个专利池。一方面可以降低核心专利的授权价格;另一方面可以通过多个应用专利置换一个核心专利的形式,整体降低企业成本。
 
4、加强企业知识产权管理制度建设和战略制定
我国知识产权法律制度建立较晚,但是保护标准与世界一样。因此,对于不知道如何利用知识产权制度参与市场竞争的中国企业来说,尽快建立健全知识产权管理制度,确定企业发展的知识产权战略显得尤为迫切和必要。企业基本的知识识产权管理制度包括:⑴知识产权管理部门的设置及运作制度;⑵知识产权风险预警管理制度;⑶专利管理制度;⑷商标管理制度;⑸著作权管理制度;⑹计算机软件管理制度;⑺商业秘密管理制度;⑻企业知识产权档案管理制度等。
 
知识产权作为企业的技术发明在市场经济中唯一有意义的存在形态,对于企业而言已不仅仅是单纯的法律权利,更是击败竞争对手、争夺市场的有力手段。因此,随着中国LED企业实力的壮大和国际化进程的加速,为抵制来自跨国公司的专利竞争攻势,我国企业必须树立知识产权风险防范意识,建立有效的管理体系,巧妙地制定和运用专利战略等知识产权武器,突破国际贸易中的知识产权门槛和壁垒。
 
参考文献
[1] LED市场现状及策略分析. http://blog.sina.com.cn/s/blog_60eee0df0100ep14.html
[2] 唐克力. 浅谈LED产业及LED照明的现状及发展[J]. 城市照明, 2009, 13(3): 31-34
[3] LED行业分析. http://www.synergytek.com.tw/phpBB3/viewtopic.php?f=5&t=774
[4] 白光LED专利状况. http://www.ledgc.cn/ledtech/Illumination/4372.html
[5] LED技术授权与竞合关系(2008-2009). http://cdnet.stpi.org.tw/techroom/pclass/2010/pclass_10_A039.htm
[6] LED知识产权的风险控制及防范策略. http://news.gg-led.com/asdisp-65b095fb-130930.html
[7] 深圳企业成立LED专利联盟,应对外商垄断,http://lights.ofweek.com/2010-05/ART-220001-8110-28423026.html

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